CN201175858Y - 特大型球轴承双沟道高精度金刚石砂轮修整装置 - Google Patents

Abstract

特大型球轴承双沟道高精度金刚石砂轮修整装置。主轴上修整工具为双圆弧式，与轴承双沟道和磨床砂轮形位公差有严格形位精度要求，并呈一致或互补关系，保证轴承内、外套圈上二沟道沟距、偏心量、沟道半径及装配游隙一致，实现加工高效、高精度。主轴上、下轴承和主托架间有上安装筒和下安装筒，避免主轴发热变形，降低回转精度、增大误差；并使主轴的垂直度容易进行调整，确保加工精度。采用与磨床分离的动力机构，经传动装置带动主轴修整工具旋转方向与磨床砂轮旋转方向相反，可减小冲击力，提高装置使用寿命；且不受振动干扰、省时。装置与磨床砂轮共用一套数控系统，既满足加工精度又节约成本。适用于特大型双沟道球轴承磨床砂轮的形位修整。

Description

特大型球轴承双沟道高精度金刚石砂轮修整装置

(一)技术领域：

本实用新型涉及一种加工球轴承双沟道的砂轮修整装置，属磨削和磨损表面的修整类(B24B)。

(二)背景技术：

近十年来，风力发电作为一项可再生的、环保能源，受到各国的高度重视，得到了长足的发展。目前，风力发电设备变浆轴承均采用双沟道球轴承，见图4，该球轴承外径D为2050mm左右(内径d为1657.3mm)，沟道尺寸大(图4中R为21mm)，为双沟道角接触式。由于承载能力要求高，此变浆双沟道球轴承不同于常见的工作时只有一列受力的双沟道球轴承，在工作时，轴承的两列滚动体同时受力。而一旦轴承的两沟道沟距、偏心量、沟道半径大小及装配游隙存在较大误差，将会使轴承的两列滚动体受力不均，直接导致轴承有承载能力下降，同时运转精度降低会给运转带来不可预料的内摩擦力，导致轴承运转不灵，轴承寿命大大降低，进而影响整套轴承的可靠性。如果一旦出现故障，产品维修费极高。因此高精度的轴承双沟道形位误差要求对轴承双沟道的加工方法与加工设备提出了很高的要求。

按传统的分散工序加工法，两个沟道的加工在两台机床上分两个工序完成，由此出现较大的沟道尺寸误差，这影响轴承装配，很难保证两沟道游隙的一致，此方法生产制造的双沟道轴承精度一般不超过P6级。另一种方法是在分散工序加工方法上引入数控技术，采用CNC沟道磨床来进行加工，虽然此方法可以获得较理想的加工精度，但对于风电轴承这种尺寸大，批次小的特点来说，加工成本过于昂贵。

根据风电轴承高精度、大尺寸、双沟道等工艺要求，在现有加工条件下，要保证装置的高精度，新兴的集中工序加工法不失为一种好的方法(见图3)：通过成形砂轮一次磨削完成加工。此方法加工效率高、精度高，一般加工精度可以达到P5、P4级(甚至超过P4级)。但随着成型砂轮工作时间变长，它的尺寸与形位精度都会受到一定的影响，需要用高性能砂轮修整装置对磨床成型砂轮进行修整，以保证成型砂轮满足加工精度要求。因此，磨床的成型砂轮修整装置的精度对轴承双沟道的加工精度有着决定性的影响。

(三)发明内容：

本实用新型提出的特大型球轴承双沟道高精度金刚石砂轮修整装置，其目的是为成型砂轮提供一种高效高精度的修整装置，使磨床砂轮获得精准的形位尺寸，以实现用成型砂轮高效加工工件并具有高精度。特别是解决工件风力发电设备大尺寸的变浆双沟道球轴承的加工问题。

采用的技术方案如下：

特大型球轴承双沟道高精度金刚石砂轮修整装置，包括动力机构1、传动装置2、带密封的主轴4、主轴外的修整工具8、上轴承7、下轴承10、支撑用的主托架3，其特征是：修整工具8的沟道形状与球轴承双沟道13.1或14.1保特一致，均呈双圆弧形8.1。修整工具8每一沟道的曲率中心与沟中心并不重合，距沟中心有一定距离，工作时与加工用磨床砂轮12加工部分形状12.1相接触进行修整，被修磨的磨床砂轮获得精准的形位尺寸。修整工具8与轴承双沟道和磨床砂轮形位公差有严格形位精度要求，并呈一致或互补关系。

上述上轴承7、下轴承10和主托架间可分别专门设计安装上安装筒6和下安装筒9；上安装筒直接固定在主托架3上，下安装筒9穿过主托架3的定位孔使两者紧配合连接定位，两安装筒通过两轴承与主轴4相连，用于保证主轴中心定位正确以及工作时的高回转精度。在下安装筒底端端面与主轴端部分别安装不同的主轴轴向紧定机构11，使下安装筒与主轴在轴向方向上保持相对固定，实现主轴的相对固定。

上述动力机构1采用独立的专用动力机构，经动力传动装置2与主轴4传动连接带动主轴旋转，动力传动装置2内的电机驱动机构使修整工具旋转方向与被修整的磨床砂轮旋转方向相反。上述砂轮修整装置与砂轮磨床共用一套数控系统。上述修整工具采用金刚石滚轮最佳。

本实用新型有益效果：

i.本实用新型修整工具采用双圆弧式实现加工高效、高精度。因为双圆弧加工保证轴承内、外套圈上二沟道沟距、偏心量、沟道半径大小及装配游隙一致性，加工精度达到P5、P4级(甚至超过P4级)。两圆弧同时磨削，节约加工准备时间。以加工直径为2500mm的双沟道轴承为例：磨床整个过程需停止下来修整砂轮10次左右，每次修整时间在1分钟左右，加上准备时间，加工一个双沟道轴承修整砂轮时间仅需30分钟。如果用单圆弧式加工，二个沟道之间的沟距、偏心量、沟道半径大小、双沟道装配尺寸及轴承精度均难以保证，且整个加工时间至少需要60分钟。

ii.设上、下安装套筒，避免修整工具在高速、精密加工时，主轴与轴承的发热使主轴弯曲变形，降低回转精度和加工误差。在保证高精密加工同时，主轴的垂直度容易调整、修正，降低了修整装置的生产难度与成本。目前，市场修整装置主轴直接通过轴承与支撑机构相连接，不能起到自动消除这种误差的存在，一旦主轴垂直度出现误差，调整非常麻烦。此外，本实用新型这种欠定位式的设计对以后的金刚石修整工具的更换也提供了很大的方便。

iii.目前大多数的修整装置是安装在磨床上，用磨床的动力进行驱动。本修整装置采用自身独立的动力机构，通过传动机构来驱动主轴，带动修整工具旋转，且旋转的方向与磨床砂轮运转方向相反。由此可有效减小加工中两者工作冲击力，防止修整工具发生崩裂，降低损耗，提高使用寿命。此外操作者不需等磨床停止后，才进行安装修整装置和对两者定位，操作人员只需要在开始进行一次安装即可，使磨床砂轮修整过程得以简化、省时。此外因为两者分离，修整装置不受磨床振动的干扰，保证修整精度和轴承双沟道的加工精度。

iv.修整装置与砂轮磨床共用一套数控系统，修整装置只驱动修整工具绕主轴做圆周运动，这样节约安装数控系统的费用，有效利用磨床上相对精度较高、功能强大的数控系统来完成整个砂轮与修整工具需要的相对运动。在达到高精度要求的前提下，节约了成本。综上所述，本实用新型金刚石修整装置满足了大尺寸球轴承双沟道磨床砂轮形位修整要求，具备高效、高精度以及很好的经济性。

(四)附图说明：

图1  本实用新型结构示意图

图2  金刚石修整工具双圆弧式示意图

图3  集中工序与成型加工相结合的加工方法示意图

图4  风力发电机双沟道球轴承结构图

(五)具体实施方式：

见图1，特大型球轴承双沟道高精度金刚石砂轮修整装置，采用独立的驱动动力机构1经传动装置2与主轴4传动连接带动主轴旋转，并使修整工具旋转方向与被修整的磨床砂轮旋转方向相反。砂轮修整装置与砂轮磨床共用一套数控系统。主轴上套装的修整工具采用金刚石滚轮8。在修整工具上端上轴承7和主托架3间装上安装筒6，上安装筒6用螺栓6.1固定在主托架3台阶上，该处固定有上盖5和其内的密封4.1；上安装筒6和主轴间装密封4.2。在修整工具下端，下轴承10和主托架3间装下安装筒9；下安装筒9穿过主托架3的定位孔使两者紧配合连接定位，两安装筒通过两轴承与主轴4相连，保证主轴中心定位正确。在下安装筒9底端端面与主轴端部分别安装不同的主轴轴向紧定机构11(连接下安装筒底端面与下轴承外圈的静止轴向连接紧定机构和连接主轴端面与下轴承内圈的旋转轴向连接紧定机构)，使下安装筒9与主轴4在轴向方向上保持相对固定。

见图2，金刚石修整工具8的外形是双圆弧形8.1。工作时与加工用磨床砂轮12加工部分形状12.1相接触进行修整，被修磨的磨床砂轮获得精准的形位尺寸。见图4，风力发电机球轴承外圈14双沟道14.1和内圈13的双沟道13.1均为双圆弧形。见图3，加工轴承双沟道13.1或14.1的磨床砂轮12也为双圆弧形12.1，且图2、图3所示的双圆弧形8.1和12.1的形位与尺寸均与轴承的双沟道13.1或14.1(见图4)有着严格的形位精度要求，并呈一致或者互补关系。

Claims (5)

1.特大型球轴承双沟道高精度金刚石砂轮修整装置，包括动力机构(1)、传动装置(2)、带密封的主轴(4)、主轴上的修整工具(8)、上轴承(7)、下轴承(10)、支撑用的主托架(3)，其特征是：修整工具(8)的沟道形状(8.1)与球轴承双沟道(13.1)或(14.1)保特一致，均呈双圆弧形(8.1)。

2.按权利要求1所述砂轮修整装置，其特征是上轴承(7)、下轴承(10)和主托架间分别装有上安装筒(6)和下安装筒(9)；上安装筒直接固定在主托架(3)上，下安装筒(9)穿过主托架(3)的定位孔使两者紧配合连接定位；在下安装筒底端端面与主轴端部分别安装不同的主轴轴向紧定机构(11)。

3.按权利要求1所述砂轮修整装置，其特征是动力机构(1)采用自身的独立的专用动力机构，经动力传动装置(2)与主轴(4)传动连接带动主轴旋转，动力机构(1)内的电机驱动机构使修整工具旋转方向与被修整的磨床砂轮旋转方向相反。

4.按权利要求1所述砂轮修整装置，其特征是砂轮修整装置与带砂轮的磨床共用一套数控系统。

5.按权利要求1所述砂轮修整装置，其特征是修整工具采用金刚石成型滚轮(8)。

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